作者:彭科峰 来源:中国科学报 发布时间:2015/8/11 9:50:42
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燃料电池车:商业化之路渐行渐近

 

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■本报记者 彭科峰

日前,丰田汽车公司对外宣布,计划今年9、10月在欧美市场出售MIRAI燃料电池汽车。这条消息顿时引发社会各界的广泛关注,因为这意味着燃料电池汽车的商业化之路曙光已现。

在理想的状态下,只要五分钟,车主就可以给电池灌满燃料,而不是等上几个小时来充满电——这就是燃料电池汽车相比纯电动汽车的最大优势。

燃料电池汽车也是电动汽车,只不过“电池”是氢氧混合燃料电池。当然,和普通化学电池相比,燃料电池需要补充氢气。

应该说,作为汽车大国,中国发展燃料电池汽车,无疑具备相当优势。那么,中国的燃料电池汽车的研发情况如何?有哪些因素制约其产业化、商业化之路呢?日前,在由电动汽车百人会组织的沙龙上,众多学者、汽车厂商代表就此进行了深入研讨。

进入商业化诱导期

由于常规能源的日渐匮乏和排放标准的日益严苛,燃料电池汽车(氢新能源车)将有效降低对常规能源的依赖,并减少碳排放。目前,发展燃料电池汽车已经成为世界的一大潮流。

中国工程院院士衣宝廉向记者指出,燃料电池的发电原理跟锂电池完全一样。“但是跟锂电池不同的是,燃料电池发电工作方式类似传统的内燃机,要构成一个完整的系统。”

清华大学教授李建秋向记者介绍,燃料电池是开放体系,氢和氧要源源不断地输入到电堆里面,所以它的密封和存储比较关键。电动汽车和燃料电池汽车有各自的优缺点,行驶里程短,电动汽车的成本会低一些,但对于长里程,燃料电池汽车则更具优势。

从历史来看,燃料电池汽车已经走过好几个阶段。在第一阶段,科研人员发现燃料电池在汽车启动后便很快衰减,随即开始进行攻关。在第二阶段,科研人员主要解决燃料电池的可靠性、耐久性等问题。“现在,应该说已经进入了第三阶段,主要是进一步降低成本和铂(Pt)的用量,同时加强加氢站的建设,实现燃料电池车的商业化。”衣宝廉说。

目前,国际上几大知名汽车厂商如通用、丰田、戴克和现代,其研发的燃料电池发动机都可以跟现在的内燃机进行互换。相关数据统计,使用燃料电池的大巴车的寿命已经超过了1万小时,小轿车已经超过了5000小时,达到了国家对汽车的要求。

那么,这种燃料电池汽车的成本如何?和传统汽车相比有无优势呢?

按照美国能源部的估算,如果量产50万辆的燃料电池汽车,每台汽车的燃料电池的成本接近40美元,其价格将会大大降低。如果用户购买燃料电池的轿车,按照100公里一公斤氢气来估算,费用约为20元人民币,比传统汽车加油的费用要便宜。

2014年5月,日本经济产业省发布《氢燃料电池车普及促进策略》,将氢燃料、氢燃料电池车相关的国际技术标准引入日本国内,并将其作为国内氢燃料电池车行业标准。这说明在国家层面,日本已经在大力推进燃料电池汽车。

“今年,丰田的未来车已经宣布实现了商业化,现在订货已经超过了1500辆。”衣宝廉指出,从国际上来看,燃料电池车现在正进入一个商业化的诱导期。

中国已经全面布局

那么,对于燃料电池汽车,国内的研发水平及应用情况又是怎样的?

事实上,在国家层面上,我国早已意识到燃料电池汽车的先进性。科技部连续出台了多个五年计划,对电动汽车技术的研发,包括燃料电池汽车以及氢能技术的研发给予了专项经费的支持。“就中国的燃料电池研发技术来说,在前面三个五年科技计划支持下,我们基本上掌握了零部件和平台技术,但是我们在规模化、标准化、一致性方面还不够。”李建秋说。

在国内汽车企业中,目前上汽集团也在开发燃料电池汽车,比如荣威750和荣威950。

“燃料电池汽车是真正意义上的零排放。此外,它能够有效利用工业废氢。”上汽集团燃料电池整车项目总工程伟指出,上汽集团一直贯彻国家能源战略,瞄准汽车驱动电气化趋势,推动燃料电池汽车升级,“2014年,我们开发的荣威750燃料电池汽车参加了整个全国巡游,西线、北线、南线跑了接近1万公里,西部最远到了拉萨和日喀则,经受住了不同路况、气候、海拔的考验”。

同济大学新能源汽车中心主任章桐指出,中国现在已经具备燃料电池汽车产业化的很多条件,“燃料电池汽车本身也是纯电动汽车,跟目前国内大规模推广的(锂电池)纯电动汽车有很多共同之处,我们有很强的行业技术支持。此外,国内从2000年开始做燃料电池汽车,在燃料电池发动机系统方面,包括氢气的生产、加注、运输等方面都积累了一定经验。尽管技术方面不一定是最领先的,但是相应的条件已经都有了”。

大规模产业化可期

2014 年 12 月 15 日,丰田燃料电池汽车 Mirai 在日本国内开始发售。现代汽车集团也表示,会在今年开始量产燃料电池汽车。

毫无疑问,国外的汽车企业已经走在产业化的前端。那么,中国的燃料电池汽车何时能够迎来大规模的产业化?或者说,燃料电池汽车何时能够在国内普及?

在此前出台的《中国制造2025》中,国家已经明确提出将新能源汽车作为重点发展领域,未来国家将继续支持电动汽车、燃料电池汽车的发展。其中,燃料电池汽车的战略目标包括三个阶段,第一是在关键材料零部件方面逐步实现国产化;第二是燃料电池和电堆整车性能逐步提升;第三方面是要实现燃料电池汽车的运行规模进一步扩大,达到1000辆的运行规模。到2025年,制氢、加氢等配套基础设施基本完善,燃料电池汽车实现区域小规模运行。这说明,国家对于未来燃料电池汽车的推广,有着明确的步骤和清醒的认识。

李剑秋指出,目前,在燃料电池汽车整车技术方面,我们仍然有三大关键技术需要攻克,“第一是纯电驱动技术,包括纯电动或者混合动力的技术;第二是整车的结构安全集成技术;第三是车载的氢能源核燃料电池的技术。未来这个行业应当从材料到单体、发动机、整车形成相应的配合关系”。

“如果我们国家的政策得当,未来5年内整个燃料电池汽车,包括客车和轿车这两类,在电池耐久性、PT用量等方面应该会有明显的突破。”李建秋表示,目前客车已经进入技术示范阶段,2020年前后会进入大量的推广阶段。对于轿车来说,由于现在还需要技术攻关,预计到2020年进入大规模产业化建设,2025年前后进入大规模产业化生产阶段。

“2020年这个时间点,可能会是整个燃料电池汽车大发展的阶段。”程伟也表示,目前燃料电池汽车对很多整车企业来讲可能有点曲高和寡,希望未来有更多的整车企业或者同行参与到燃料电池汽车开发中来,拉动燃料电池汽车产业链的发展,为燃料电池汽车的开发多作贡献。

《中国科学报》 (2015-08-11 第8版 产业)
 
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